Способ рентгенорадиометрического или гамма-гамма-опробования руд и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01N23/223 G01V5/00 

Изобретение относится к ядерно-геофизическим методам опробования и может быть использовано для опробования горных выработок, руд на конвейере и в транспортных емкостях.

Целью изобретения является повышение точности опробования за счет компенсации влияния изменений расстояний между детектором и поверхностью опробуемой руды.

На фиг.1 схематически изображено устройство для осуществления способа; на фиг.2 - зависимости интенсивностей вторичного излучения от расстояния между зондом и поверхностью руды при использовании разного числа источников; на фиг.З - зависимости интенсивности характеристического рентгеновского излучения молибдена и рассеянного пустой породой излучения от расстояния между зондом и поверхностью руды.

Устройство для осуществления предложенного способа включает детектор 1 излучения с коллиматором 2, несколькко источников 3-8 гамма- или рентгеновского излучения, расположенные на разных расстояниях от детектора. Первые ближайшие к детектору источники 3 и 4 не экранированы и облучают опробуемую руду в широком телесном угле. Более удаленные источники (вторая пара источников 5, 6, третья - 7. 8 и т.д.) экранированы от детектора плоскими или изогнутыми направленными выпуклостью к детектору экранами 9 и 10, 11 и 12 соответственно под углами р ,(pi и т.д. к перпендикуляру к поверхности руды. Площадь поверхности руды, с которой вторичное излучение попадает в детектор, задается углом В коллиматора детектора: его задают исходя из требуемой контрастности аналитического параметра и представительности единичных измерений.

Способ осуществляют следующим образом.

В зонде сначала размещают только первую пару ближайших к детектору источников 3 и 4, не имеющих экрана, и на модели руды снимают зависимости интенсивности вторичного излучения (или величины аналитического параметра) от изменения расстояния Н между зондом и поверхностью руды (кривая 13 на фиг 2). Активность этого источника, его расстояние до детектора (длина зонда), а также положение экрана детектора подбирают так, чтобы обеспечить необходимую концентрационную чувствительность измерений к содержанию определяемого элемента (контрастность аналитической линии) и минимальную границу Нмин зоны компенсации изменения расстояния Н между зондом и поверхностью руды.

На полученной зависимости (кривая 13 на фиг.2) выделяют инверсионную зону (интервал от Hi до Н2), в которой изменения интенсивности вторичного излучения не выходят за пределы предварительно заданной погрешности измерений ±д . Затем в зонде размещают вторую пару источников 5 и 6. Активность их может быть любая. Угол наклона экрана этого источника подбирают таким, чтобы, начиная с расстояния Н2 между зондом и поверхностью руды, детек0 тор регистрировал вторичное излучение от -этого источника. При этом длину зонда регулируют таким образом, чтобы суммарная интенсивность вторичного излучения не выходила за верхнюю допустимую грани5 цу, ограниченную полученной при использовании первого источника интенсивностью и заданной погрешностью ±д . Если суммарная интенсивность вторичного излучения превышает этот предел,

0 длину зонда увеличивают; в этом случае угол наклона ум экрана источника также следует увеличить, выполняя условие регистрации детектором вторичного излучения от второй пары источников только с расстояния Н2.

5 Измеряют зависимость суммарной интенсивности вторичного излучения (или величи- ны аналитического параметра) от изменения расстояния Н между зондом и поверхностью руды и определяют расстоя0 ние Нз, при котором эта интенсивность падает до величины, определяемой .заданной точностью и интенсивностью, полученной при использовании только первых источников (зависимость 14 фиг.2). В зонд

5 вставляют третью пару источников 7 и 8, с помощью которых аналогичным образом добиваются постоянства суммарной интенсивности вторичного излучения с точностью ±д в интервале изменений расстояния от

0 Нз до Нз (зависимость 15, фиг.2). Повторяют эти операции до тех пор, пока не будет обеспечен весь требуемый диапазон изменения расстояний между зондом и поверхностью опробуемой руды, т.е. до максимально тре5 буемой границы зоны инверсии - Нмакс (зависимость 16, фиг.2).

После выполнения описанных операций зонд считается настроенным и можно вести опробование руд, в процессе которого

0

изменение расстояния между зондом и поверхностью опробуемой руды в интервале от Нмин до Нмакс не будет влиять на результаты измерений в пределах заданной погрешности ±д.

5в качестве примера практической реализации предложенного способа и описания работы устройства рассматривается опробование молибденовой руды в вагонетках и самосвалах.

Зонд рудоконтролирующей станции содержит три радиоизотопных источника кад- мий-109 активностью 0,15; 0,66 и 2,37 ГБК (по мере удаления от детектора) и пропорциональный ксеноновый счетчик СРПО-304 в качестве детектора. Угол $для экрана детектора составил 20°. Первая пара источников не экранирована, для второй и третьей пары источников углы наклона экранов ( соответственно были равны 35 и 45°. Длина зондов (расстояние между детектором и источниками) соответственно равнялась 80, 160 и 250 мм.

Измерения проведены на моделях, имитирующих молибденовую руду и пустую породу.

На фиг.З приведена зависимость 17 интенсивности характеристического рентгеновского излучения молибдена (17,3 кэВ) от расстояния между поверхностью исследуемой среды и зондом и зависимость 18 рассеянного пустой породой излучения кадмия-109.

Как видно из фиг.З, суммарная интенсивность характеристического рентгеновского излучения молибдена (кривая 17) в данном случае остается постоянной с заданной точностью ± 10% относительно среднего уровня при изменении расстояния между зондом и поверхностью модельной среды от 20 до 60 см, т.е. в пределах 40 см. Зона инверсии для рассеянного гамма-излучения в области аналитической линии молибдена (кривая 18) еще шире.

Таким образом, способ и устройство по сравнению с известными обладают возможностью устранения влияния изменения расстояния между зондом и поверхностью опробуемой руды в широких пределах с предварительно заданной точностью, имеют простой алгоритм настройки зонда устройства и дают возможность использования в двойных и более высокого порядка зондах любых источников с имеющейся активностью.

Формула изобретения

1. Способ рентгенорадиометрического или гамма-гэмма-опробования руд. заключающийся в одновременном облучении опробуемой руды рентгеновским или гамма-излучением двух источников, первый из которых удален от детектора на расстояние, равное или меньшее минимально возможному расстоянию Нмин от детектора до поверхности руды, регистрации интенсив- ностей характеристических рентгеновских излучений определяемых элементов или

рассеянного рудой излучения и определении содержаний элементов по значениям зарегистрированных интенсивностей; о т- личающийся тем, ч-о. с целью повышения точности опробования за счет компенсации влияния изменений расстояния между детектором и поверхностью опробуемой руды, дополнительно облучают руду излучением дополнительных источников,

расположенных между первым и вторым источниками и экранированных от детектора подвижными защитными экранами, перед проведением опробования снимают на модели руды зависимость интенсивности per истр.-руемого излучения, обусловленного топько первым источником, от расстояния ст детектора до поверхности модели, осуще- ствляя облучение в широком телесном угле, задают значение погрешности ( ±д) измерения интенсивности регистрируемого излучения, вызванной изменением расстояния Н от детектора до поверхности руды в требуемых пределах от НМИн до максимально возможного расстояния Нмакс до

поверхности руды и выделяют на снятой зависимости инверсионную зону от Нмин до Н; в пределах которой изменение зарегистрированной интенсивности не превышает заданную пофешность ±д, затем,

регулируя угол наклона экрана, ближайшего к переему дополнительному источнику, и изменяя расстояние от него до детектора, Снимают зависимость суммарной интенсивности регистрируемого излучения, обусловленного этим и первым источниками, от расстояния от детектора до поверхности модели, начиная с расстояния Hi, выделяют зону от расстояния Ж до расстояния HZ. где изменение суммарной интенсивности не

превышает заданную погрешность ±д. осуществляют описанные операции со следующими дополнительными и первым и вторым источниками до тех пор, пока ширина зоны, где изменение суммарной интенсивности регистрируемого излучения, обусловленного всеми источниками, не превышает заданной погрешности, не достигнет максимально возможного расстояния Нмакс от детектора до поверхности модели, после чего

проводят опробование с использованием всех источников.

2. Устройство для рентгенорадиометрического или гамма-гамма-опробования руд. содержащее измерительный пульт, детектор и источники излучения с подвижными экранами, отличающееся тем. что. с целью повышения точности, детектор дополнительно снабжен плоским экраном, расположенным со стороны источников и

выполненным с возможностью углового перемещения относительно оси, перпендикулярной к плоскости, проходящей через оси источников, а защитные подвижные экраны всех источников, кроме ближайшего к детектору, выполнены плоскими и направлены под углом, меньшим 90°, к направлению защитного экрана детектора.

3. Устройство по п.2, отличающее- с я тем. что экраны детектора и источников выполнены изогнутыми и обращены выпуклостями друг к другу.

Изобретение относится к области ядерно-физических методов опробования и может быть использовано для опробования горных выработок, руд на конвейере и в транспортных емкостях. Целью изобретения является повышение точности опробования за счет компенсации влияния изменений расстояния между детектором и поверхностью опробуемой руды. Способ рентгенорадиометрического или гамма - гамма-опробования руд заключается в одновременном облучении руды излучением нескольких источников, регистрации интенсивностей характеристических рентгеновских излучений определяемых элементов или рассеянного рудой излучения и определении содержаний элементов по зарегистрированным интенсивностям. Устройство содержит экранированный подвижным плоским экраном детектор вторичного излучения и несколько источников, из которых ближайший к детектору облучает руду в широком телесном угле, а остальные экранированы от детектора плоскими подвижными экранами. Предварительно устройство настраивают следующим образом. Сначала размещают в нем только первый источник, на модели руды снимают зависимость интенсивности регистрируемого излучения от расстояния H от зонда до поверхности модели и, задавшись погрешностью ±δ измерения, вызванной изменением расстояния H в требуемых пределах от H_мин до H_макс, выделяют инверсионную зону (от H_мин до H₁) расстояний H, в пределах которой изменение интенсивности регистрируемого излучения не превышает заданную погрешность ±δ. Затем в зонде размещают второй источник и, регулируя угол φ₁ наклона экрана и расстояние от него до детектора, добиваются чтобы изменение суммарной интенсивности регистрируемого излучения не превышало заданную погрешность ±δ в более протяженной (до H₂) инверсионной зоне. Затем в зону помещают следующий источник и повторяют операции, пока инверсионная зона не расширится до требуемого (H_макс) значения. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

11

-и±

I

(

--I

lA.ycji.ed.

,

USо

Hi

н.

п

+

Н2

дА 1/Ь

Лъ

//7

Vue. г

#

600

7

500

worn tooJ,UHff./C

10%

01

го

зоw

ФмЗ

50

60 Цсм